Einführung in Aramid

Aramidfasern sind ein lineares Polymer, das aus aromatischen und Amidgruppen besteht. Sie zeichnen sich nicht nur durch hervorragende mechanische Eigenschaften, sondern auch durch eine stabile chemische Struktur und ideale mechanische Eigenschaften aus.

Diese Eigenschaften verleihen der Aramidfaser zahlreiche Vorteile, darunter extrem hohe Festigkeit, hoher Elastizitätsmodul, hohe Temperaturbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit, geringes Gewicht und Verschleißfestigkeit.

Im Gegensatz zu den Molekülketten gewöhnlicher flexibler Polymere basiert die Hauptkettenstruktur der Aramidfaser auf der para-Position von Benzolringen, wodurch eine stabförmige Molekülstruktur entsteht.

Diese einzigartige Molekularstruktur erschwert die interne Rotation der Molekülkettensegmente und führt somit zu einer linearen, starren Struktur.

Aramidfasern weisen zudem eine Vielzahl supramolekularer Strukturen auf, darunter Kern-Mantel-Strukturen, subkristalline Strukturen und Mikrofaserstrukturen. Die Kristallinität des Fasermantels ist geringer als die des Kerns, und die Manteldicke variiert je nach Fasertyp und Spinnverfahren und liegt typischerweise zwischen 0,1 μm und 1 μm. 

Der Kern besteht aus entlang der Faserachse angeordneten Einkristallen, deren Orientierungsgrad etwas geringer ist als der der Hülle. Die Moleküle in der Faser verlaufen in Längsrichtung nahezu parallel zur Faserachse, während sie in Querrichtung radial parallel zu den Wasserstoffbrückenbindungen ausgerichtet sind.

Meta-Aramide, wie beispielsweise Poly(m-phenylenisophthalamid)-Fasern (PMTA), weisen hingegen keinen Konjugationseffekt kovalenter Bindungen in ihren Molekülketten auf, was zu einer geringeren Rotationspotentialenergie innerhalb der Molekülketten führt. Die Makromolekülketten sind flexibler als die von Para-Aramiden, und die Fasern weisen zudem eine geringere Kristallinität auf.

Anwendungen von Aramidfasern

Para-Aramidfasern spielen aufgrund ihrer hervorragenden ballistischen Schutzeigenschaften eine Schlüsselrolle im Bereich des militärischen Schutzes. Sie werden auch häufig als Verstärkung in Verbundwerkstoffen eingesetzt und mit Kohlenstofffasern, Glasfasern usw. gemischt.

Aramidzellstoff, eine stark fibrillierte Faser, besitzt eine hohe spezifische Oberfläche sowie einzigartige Zugfestigkeits- und geringe Dichteeigenschaften, wodurch er sich ideal als Verstärkungsmaterial in Harzen, Kautschuken und anderen Matrixmaterialien eignet.

Die Verwendung von Meta-Aramidfasern führt dazu, dass aus diesen Fasern hergestellte Textilien eine wichtige Rolle in Branchen wie der Fertigungsindustrie, dem Militär, der Feuerwehr und dem Motorsport spielen.

Zusammenfassung und Ausblick

Aramidverstärkte Rohre haben sich im Öl- und Gaspipelinebereich als äußerst vorteilhaft erwiesen, da sie herkömmliche Stahlrohre effektiv ersetzen und so durch Korrosion verursachte Leckagen verhindern. Darüber hinaus vereinfachen ihr geringes Gewicht Transport und Installation.

Der zukünftige Schwerpunkt der technologischen Forschung und Entwicklung der Aramidunternehmen meines Landes wird sich auf folgende Aspekte konzentrieren: Verbesserung der Eigenschaften von Aramid durch Copolymerisationsmodifikation, Optimierung der Verarbeitungs- und Produktionsbedingungen und Senkung der Faserkosten; und Ermöglichung der Anpassung von Aramid an unterschiedliche Anwendungsbedürfnisse durch Oberflächenmodifikation, Mischfasern und neue Formgebungstechnologien bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften und Senkung der Anwendungskosten.